В настоящее время в России для выработки электроэнергии для потребителей применяется электрические станции и устройства основанные на использовании как возобновляемых, так и невозобновляемых первичных энергоресурсов. Большую часть электроэнергии вырабатывают крупные электрические станции (ТЭС, АЭС и ГЭС), но при этом с точки зрения энергосбережения и энергоэффективности в местах значительно удаленных от станций рационально использовать автономные источники электроснабжения. Особенно актуально, если такие источники основаны на получения электроэнергии за счет преобразования возобновляемых первичных энергоресурсов.
В России градостроительство и строительство промышленных предприятий развивается достаточно стремительно. Существующие жилые дома, ряд промышленных предприятий значительно удалены от питающей электростанции, то есть имеют место электрические потери, а в случаи строительство новых зданий и сооружений, необходимо осуществлять проектирования и монтаж новых электрических сетей, что является дорогостоящим мероприятием. Поэтому рационально использовать электроснабжение приемников не от централизованной системы электропитания, а от автономного источника электроэнергии.
В связи с тем, что как на промышленные предприятия так и жилые здания поставляется совокупность энергоресурсов (вода, газ), поэтому актуально их использовать для получения электрической энергии. В качестве такого энергоресурса рационально рассмотреть систему водоснабжения зданий и сооружений.
В связи с вышесказанным возможно в качестве автономного устройства электроснабжения использовать установку, преобразующую энергию движения потоков воды по магистральному трубопроводу водоснабжения в электрическую энергию (принципиальная схема представлена на рисунке 1).
Рис. 1. Автономное устройство электроснабжения: 1 — Генератор; 2 — Корпус; 3- Маховик; 4 — Мультипликатор; 5 — Муфта; 6 — Вал генератора; 7 — Лопасти; 8 — Магистральный трубопровод; 9 — Подводящая труба; 10 — Отводящая труба; 11 — Фланцевые соединения
Принцип работы автономного устройства электроснабжения с водяным приводом состоит в следующем: в магистральном трубопроводе 8 холодного водоснабжения установлены лопасти 7, вращающиеся под напором воды с давлением Р, и передающие механическое вращения генератору 1 через вал 6 и мультипликатор 4, в результате чего механическая энергия преобразуется в электрическую и отправляется в собственную систему электроснабжения рассматриваемого объекта. Для обеспечения постоянства частоты вращения ротора генератора на валу 6 установлен маховик 3. Генератор 1 заключен в герметичный корпус 2, внутри которого циркулируют с высокой скоростью холодная вода, получаемая из магистрального трубопровода за счет подключенного к нему подводящей 9 и отводящей 10 труб через фланцевые соединения 11.
Форма и геометрические параметры лопастей 7 выбираются в соответствии с размером трубопровода, давлением воды, а также требуемом моментом вращения вала ротора генератора для обеспечения необходимой вырабатываемой мощности.
Герметичный корпус 2 (рис.2) представляет собой П-образный полый корпус с фланцевыми креплениями для подводящей и отводящей труб, а также имеет отверстие для вывода проводов.
Рис. 2. Схема крепления генератора с герметичным корпусом
Такая конструкция корпуса позволяет эффективно охлаждать работающий генератор, что позволяет продлить его срок эксплуатации.
В случаи отключения водоснабжения предусмотрена возможность питания потребителей от аккумуляторных батарей для обеспечения бесперебойной передачи электрической энергии потребителям. Осуществлять зарядку аккумуляторных батарей возможно за счет питания от генератора путем включения в цепь со стороны генератора инвертора, преобразующий переменный тока в постоянный. Применение аккумуляторных батарей в совокупности с инвертором, преобразующим постоянный ток в переменный и включенным в цепь со стороны нагрузки, позволит некоторое время осуществлять электроснабжение, с одновременной сигнализацией о скором отключении электропитании.
Представленное устройство автономного электроснабжения с гидроприводом по сравнению с другими имеет ряд преимуществ:
постоянство первичного энергоресурса (вода);
экономическая эффективность;
энергоэффективность и энергосбережения за счет использования в качестве первичного энергоресурса систем холодного водоснабжения объекта электроснабжения;
возможность совместной работы с централизованной системой электроснабжения.
Исходя из вышесказанного разработка представленного устройства и определения режимных параметров его работы является актуальной задачей, решением которой позволит снизить как экономические затраты на использование электроэнергии, так и повысить уровень энергосбережения в рамках централизованной системы электроснабжения.
Литература:
- Алхасов А. Б. Возобновляемая энергетика: монография [Электронный ресурс] / А. Б. Алхасов — М.: Издательство «Физматлит», 2010. — 256 с.
- Да Роза А. Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы: учебное пособие / А. да Роза; пер. с англ. под ред. С. П. Малышенко, О. С. Попеля. — Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект»; М.: Издательский дом МЭИ, 2010. — 704 с.
- Лукутин Б. В. и др. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении. — Монография. — М.: Энергоатомиздат, 2008. — 231 с. (тоже самое что и пособие)
